[发明专利]一种转子叶片动应变测量数据一致性评估方法

说明书

本发明公开了一种转子叶片动应变测量数据一致性评估方法，其中，建立转子叶片有限元模型，在不同转速下，根据所述有限元模型模态分析以提取应变模态振型；基于应变模态振型确定转子叶片应变测点的位置与数目；转子叶片在测点的位置粘贴应变片以测量转子叶片动应变；通过滑环引电器引出应变信号，获取转子叶片的测点的动应变结果；构造转子叶片测点的动应变与全场动应变的传递矩阵；逐次删除某一个测点的动应变，基于剩余测点的动应变反演重构得到转子叶片全场动应变，计算重构结果与实验测量结果的相对误差和相关性；基于相对误差和相关性一致性评估动应变测量数据。

技术领域

本发明属于旋转机械转子叶片接触式动应变测量技术领域，特别是一种转子叶片动应变测量数据一致性评估方法。

背景技术

航空发动机作为复杂的旋转机械，多部件在工作过程中一方面承受着极大的离心力和热负荷，尤其在启动和停车的瞬变过程中，极大的热梯度使其承受着高量级的应力/应变水平；另一方面，承受着流场中非定常流体产生的交变载荷和转子振动引起的机械交变载荷，极易产生大应力。各部件在高量级的应力/应变水平下，极易发生故障，从而导致发动机或飞机严重事故。因此，获取航空发动机各部件在工作状态下真实的应力水平是航空发动机研制中必须取得参数。航空发动机动应力测试技术是发动机研制中的关键技术之一，运行工况下发动机叶片的应力应变水平可用于叶片寿命预测和失效判定，用以指导发动机停机与维修。目前国内对航空发动机叶片的应力/应变测量，最常用的方法是在叶片表面粘贴应变片实现。采用应变片结合遥测技术或滑环引电器实现旋转叶片的测量。而由于叶片高速旋转的复杂工况和应变片本身的局限性，应变片在测量过程中极易失效，难以进行动应力的有效测量，造成测量数据不确定性，难以反应叶片真实应力水平。因此，对应变片失效性判定和测量结果的有效评估，对获得航空发动机叶片真实应力水平和振动参数非常关键。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种转子叶片动应变测量数据一致性评估方法，本发明解决了应变片在测量过程因失效造成测量数据不准确，难以反应叶片真实应力水平的难题，具备判定叶片粘贴应变片有效性的能力，完成应变测量数据一致性评估，同时还可以测量获取转子叶片全场动应变。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种转子叶片动应变测量数据一致性评估方法包括以下步骤：

第一步骤中，建立转子叶片有限元模型，在不同转速下，根据所述有限元模型模态分析以提取应变模态振型；

第二步骤中，基于应变模态振型确定转子叶片应变测点的位置与数目；

第三步骤中，转子叶片应变测点的位置粘贴应变片以测量转子叶片动应变；

第四步骤中，通过滑环引电器引出应变信号，获取转子叶片的所述测点的动应变；

第五步骤中，构造转子叶片测点的动应变与全场动应变的传递矩阵；

第六步骤中，逐次删除某一个测点的动应变，基于剩余测点的动应变反演重构得到转子叶片全场动应变，计算重构结果与实验测量结果的相对误差和相关性；

第七步骤中，基于相对误差和相关性一致性评估动应变测量数据。

所述的方法中，第一步骤中，根据转子叶片的尺寸参数建立转子叶片三维几何模型，有限元划分网格建立转子叶片的有限元模型，在不同转速下根据所述有限元模型模态分析以提取应变模态振型。